DE4219259A1

DE4219259A1 - Verfahren zur Steuerung einer Kunststoff-Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE4219259A1
Application number: DE4219259A
Authority: DE
Inventors: Karl Hehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-16
Also published as: JPH07102601B2; ES2088611T3; EP0573912B1; US5539650A; ATE136492T1; CA2097568A1; DE59302148D1; EP0573912A1; JPH06210694A; CA2097568C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Spritz gießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bisher erfolgte die Steuerung und das Einrichten einer Kunststoff-Spritzgießmaschine dadurch, daß der Bediener vor Beginn des ersten Spritzzyklus an einer Eingabeinheit, die jeweiligen Betriebspara meter in eine Datenverarbeitungseinheit eingibt. Die Datenverarbei tungseinheit liefert ihm zu diesem Zweck auf einem Datensichtgerät sämtliche in der Maschine verfügbaren Eingabemasken, die nacheinander aufgerufen werden, ohne daß die Möglichkeit einer werkzeugspezifischen Auswahl besteht. Somit müssen mit großem Zeitaufwand die jeweils erforderlichen Masken parametrisiert werden, was die mögliche Fehlerhäufigkeit infolge von Fehleingaben erhöht. Außerdem ist es bei dieser Eingabe nicht möglich, eine Überprüfung dahingehend durchzuführen, ob sämtliche Ablaufschritte eines Spritzzyklus in sinnvoller Weise aufeinander folgen, und es ist auch nicht vorgesehen, bestimmte Schritte mehrmals zu wiederholen, wie z. B. ein mehrmaliges Öffnen oder Schließen der Formschließeinheit. Grundsätzlich ist daher bei dem gattungsgemäßen Verfahren die Übersichtlichkeit so gering, daß die Maschinen nur von ausgebildetem Fachpersonal eingerichtet werden können.

Aus der DE-OS 40 25 221 ist ein Verfahren bekannt, das die Nachfüh rung einer Spritzgießmaschine, ausgehend von empirisch oder syste matisch ermittelten Werten regelt, wobei zur Nachführung ein Opti mierungsprogramm verwendet wird, in das das Grundwissen über die Regeln des Kunststoff-Spritzgießens und ein Kennlinienfeld aus Betriebsparametern eingegeben ist. Diese Vorrichtung ist jedoch zum Nachführen der Maschine und zum späteren Anpassen, somit also zur Qualitätskontrolle bestimmt und kann nicht bereits beim Einrichten der Spritzgießmaschine zur Qualitätssteigerung beitragen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß die zum Einrichten der Spritzgieß maschine notwendigen Parameter durch einfache Vorauswahl schneller eingegeben werden können, wobei gleichzeitig die Fehlerhäufigkeit verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Ausführung des Werkzeuges zusammen mit den Grundregeln des Spritzgießens bestimmen nach diesem Verfahren die Anzahl der Einstellparameter und nicht die in Steuerung und Maschinenaus rüstung installierte Mannigfaltigkeit. Dadurch wird ein effizientes und somit zugleich fehlerfreies Einrichten von Werkzeugen ermöglicht. Die Spritzgießmaschine bietet dem Bediener die Auswahl Möglichkeiten im Rahmen der zur Verfügung stehenden Eingabemög lichkeiten an, wobei sie die an dieser Stelle für das Werkzeug und die Verarbeitung einzeln und allein sinnvollen Möglichkeiten vorschlägt. Dadurch werden die grundsätzlichen Voraussetzungen für eine frei konfigurierbare Abfolge von Teilabläufen eines Spritz zyklus geschaffen, was die Übersichtlichkeit bei der gesamten Konfiguration eines Spritzzyklus wesentlich erhöht. Die im Hinter grund arbeitende Datenverarbeitungseinheit schafft somit eine dynamisch unterlagerte Baumstruktur, die den Bediener gezielt auf seine Möglichkeiten und die dabei auftretenden Risiken hinweist.

Bei einer Ausbildung nach den Ansprüchen 2-4 wird der Spritzzyklus auf einem Datensichtgerät frei konfiguriert. Dabei werden zur Er leichterung grafische sprachunabhängige Symbole verwendet, die dem Bediener einen schnellen Überblick über den gesamten Spritzzyklus ermöglichen, zumal wenn der gesamte Zyklus auf einer einzigen Maske, also unmittelbar am Bildschirm darstellbar ist. Dabei hilft die Maschine selbständig mit, die Konfiguration des Spritzzyklus zu beschleunigen, indem sie wie bereits erwähnt nur die sinnvollen Möglichkeiten vorschlägt.

Bei einer Ausbildung nach Anspruch 7 ist zudem eine Plausibilitäts prüfung eingebaut, die z. B. das Schließen der Formschließeinheit vom Einfahren des Auswerfers abhängig macht, so daß innerhalb des Spritzzyklus bei der Eingabe stets sowohl ein Blick in seitliche Richtung, nach vorn und nach hinten erfolgt. Zudem wird nach Anspruch 8 geprüft, ob der jeweilige Spritzzyklus überhaupt abgeschlossen ist.

Bei einer Ausbildung nach den Ansprüchen 10 und 11 ist es möglich, auch zeitgleich ablaufende Vorgänge übersichtlich darzustellen und innerhalb der jeweiligen zeitlichen Folgen entsprechend geeignete Schritte frei unter den selektierten Schritten auszuwählen.

Erst wenn der so eingegebene Spritzzyklus auch aus Sicht des Rech ners abgeschlossen ist, werden die für diesen Spritzzyklus erfor derlichen Masken im Datensichtgerät dargestellt, so daß die tat sächlich erforderlichen Betriebsparameter noch eingegeben werden können. Nach Beginn des Spritzens erfolgt dann noch bei einer Aus bildung nach Anspruch 11 eine vergleichende Betrachtung mit den er mittelten Werten, so daß bedarfsweise noch eine Nachführung statt finden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 Ein Hierarchiebild der gesamten Steuerung,

Fig. 2, 3 die Darstellung eines Bildschirmausschnittes, auf dem die Konfigurationsmaske dargestellt ist,

Fig. 4 eine Darstellung der Eingabeeinheit.

Bei einer Spritzgießmaschine müssen für die Steuerung bzw. Ein richtung von Spritzzyklen Betriebsparameter eingegeben werden.

Diese Eingabe erfolgt über eine Eingabeeinheit E, wobei die eingegebenen Betriebsparameter in einer Datenverarbeitungseinheit gespeichert werden. Nach diesen Betriebsparametern werden im folgenden die einzelnen Spritzzyklen durchgeführt. Die Datenver arbeitungseinheit ist dabei entweder durch Eingaben des Bedieners oder über Sensoren oder Rückmeldeeinrichtungen darüber informiert, welche Maschinenausrüstung seitens des Werkzeuges, seitens der Spritzgießmaschine oder hinsichtlich der Peripheriegeräte vorhanden ist. Als Peripheriegeräte kommen dabei z. B. Handling, Temperier geräte, Sortiereinrichtungen oder Stapeleinrichtungen in Betracht.

Die Eingabe erfolgt dabei in einer den Bediener führenden Form, wobei der Bediener über die Eingabeeinheit E für den Ablauf von den Konfigurationen des Spritzzyklus nur die Parameter eingeben kann, die in Kenntnis des physikalisch und des maschinenseitig und werkzeugseitig, konstruktiv bedingt möglichen Verfahrensablaufes von Spritzzyklen sinnvoll sind. Zu diesem Zweck erfaßt die Daten verarbeitungseinheit auch über die eingangs genannten Sensoren die an der jeweiligen Maschine vorhandenen oder ihr zugeordneten Ein richtungen. Die Steuerung stellt also dem Bediener eine selektive Auswahl an Eingabemöglichkeiten zur Verfügung. Zur Eingabe besitzt die Eingabeeinheit E Softkeys S, Symboltasten 12a, die zugleich als normale alphanumerische Tastatur 12 dienen, einen Cursorblock 10 mit Cursortasten 10a sowie einen Ziffernblock 11, so daß auch in den der Konfigurationsmaske untergeordneten Eingabemasken die Parameter entsprechend einzugeben sind.

Aus Fig. 1 ist der grundsätzliche hierarchische Aufbau der Steuerung erkennbar. Die gesamte Steuerung ist in drei Berechti gungsstufen aufgeteilt, die den Zugang hinsichtlich der Eingabe nur zu bestimmten Zeitpunkten innerhalb der Produktion oder teilweise nur geschultem Fachpersonal möglich machen. In der Berechti gungsstufe 1 ist so z. B. nur die Parametereingabe möglich, während in Berechtigungsstufe 2 die Eingaben vorgegeben werden können, die die Maschinenausrüstung betreffen, den Zyklusablauf, den Produktionsablauf oder die Verarbeitung an Peripheriegeräten. Zudem liegt auch noch eine Berechtigungsstufe 3 vor, die in erster Linie der Qualitätskontrolle des Produktes durch entsprechende Einspielungen auf dem Datensichtgerät oder Ausgaben auf einer Druckereinheit ermöglichen. Die in Fig. 1 dargestellte Aufteilung in die Berechtigungsstufen ist nur beispielhaft und kann hinsicht lich ihrer Übergänge beliebig verschoben werden. In sämtlichen Stufen können zudem Informationen über den gerade laufenden Spritzzyklus oder hinsichtlich der Ergebnisse abgerufen werden. Ebenfalls können in sämtlichen Berechtigungsstufen vollständige Datensätze über ein Dateneingabegerät der Datenverarbeitungseinheit zur Verfügung gestellt werden.

Grundsätzlich ist insofern eine freie Konfiguration eines Spritz zyklusses auf dem Datensichtgerät möglich, die über eine symbol geführte Auswahl einzelner Schritte eines Spritzzyklusses erfolgt, wobei sich eine hierarchische Ablauffolge ergibt, die bereits in sich selbst anhand der Symbolik verständlich ist. Diese Konfiguration findet dabei in Berechtigungsstufe 2 unter dem Stichwort "Zyklus-Ablauf" statt. Dabei ergibt sich auf dem Bildschirm eine Darstellung, wie sie beispielsweise in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. In Fig. 2 ist diesbezüglich zunächst ein grundsätzlicher Ablauf dargestellt. Das erste und letzte Zeichen dieser Darstellung kennzeichnen Beginn und Ende des Spritzzyklus und im übrigen kennzeichnen die Symbole von links nach rechts den Vorgang des Werkzeugschließens, den Vorgang des Einspritzens, die Nachdruckphase, das Kühlen der Spritzform, wobei gleichzeitig als paralleler Schritt dazu das Dosieren der einzuspritzenden Menge möglich ist, und schließlich wird das Werkzeug wieder geöffnet. Beginnt der Bediener nun mit dem ersten Zeichen, so wird ihm von der Steuerung eine Auswahl von nun sinnvollen Zeichen zur Verfügung gestellt, die als nächster Schritt erfolgen können. Auf jeden Fall fordert ihn die Steuerung dazu auf, wenn er das Werkzeug einmal geschlossen hat, daß er es im Rahmen des Zyklusses auch wieder öffnet. Insofern findet stets eine Plausibilitätsprüfung auf Zyklizität statt.

Damit sind jedoch die Möglichkeiten dieser Steuerung noch nicht erschöpft. Aufgrund der Darstellung ist es nämlich nun möglich, auch einzelne Schritte mehrfach zu wiederholen oder in Teilab schnitten durchzuführen. So wird z. B. in Fig. 3 in Spalte 8 und 9 das Werkzeug zunächst nur teilweise und dann erst vollständig geöffnet. Je nach den Bedürfnissen des Bedieners ist es aber auch z. B. möglich, das Werkzeug beispielsweise nur bis auf einen Spalt zu schließen und anschließend erst nach dem Einspritzen vor der Nachdruckphase vollständig zu schließen. Wesentlich ist ebenfalls, daß beliebige, sinnvoll gleichzeitig ausführbare Teile eines Spritzzyklusses parallel zueinander eingegeben werden können, wie dies z. B. in der dritten Spalte von Fig. 3 dargestellt ist. Dort wird gleichzeitig das Werkzeug geschlossen, ein Werkzeugteil eingefahren, nämlich der Kernzug I, wobei von der Steuerung erkannt wird, wieviel Kernzüge zur Verfügung stehen, und zudem wird die Plastifiziereinheit ebenfalls während dieses Schrittes nach vorne gefahren. Beim Konfigurieren des Zyklus-Ablaufes können dabei die Elemente der Eingabeeinheit auch bei Betätigung eine weitere Auswahlmöglichkeit eröffnen.

Ferner kontrolliert auch die Steuerung die Plausibilität aufeinanderfolgender Schritte und/oder rückblickend auf bereits eingegebene Schritte dahingehend, ob es z. B. sinnvoll ist, das Werkzeug zu schließen, während der Auswerfer noch in den Formhohlraum eingefahren ist. Will der Bediener derartige Schritte eingeben, so verhindert die Steuerung in Kenntnis der Grundregeln des Spritzgießens eine entsprechende Eingabe.

Betrachtet man nun den Spritzablauf von Fig. 3, so wird dort zunächst der Auswerfer herausgefahren, dann wird gleichzeitig das Werkzeug geschlossen, der Kernzug eingefahren und die Plastifiziereinheit vorgefahren. Sodann erfolgt das Einspritzen und die Nachdruckphase und die Plastifiziereinheit fährt zurück. Während des Abkühlens des Spritzteils erfolgt zugleich eine Dosierung für das nächste Spritzteil und während das Werkzeug zunächst teilweise und dann vollständig aufgefahren wird, wird der Kernzug eingefahren und bei offenem Werkzeug sodann der Auswerfer betätigt. Schließlich wird am Ende des Spritzzyklus noch ein mehrstufiges Ausstoßen von Spritzteilen ausgeführt.

Zusammengefaßt läßt sich für das bisher Erläuterte am besten die Definition finden, daß das Einrichten der Spritzgießmaschine durch eine Überwachungsstruktur mit übergeordneter Baumstruktur zur Überwachung der Betriebsparameter erfolgt. Diese Überwachungs struktur stellt daher dem Anwender stets nur die sinnvollen Eingaben zur Verfügung und erwartet von ihm auch die Eingabe von zum Abschluß des jeweiligen Spritzzyklus noch notwendigen weiteren Eingaben. Dabei sind auch beliebige Peripheriegeräte hinsichtlich ihrer Ablaufsteuerung direkt eingebunden.

Sobald der Spritzzyklus konfiguriert ist, wird dem Bediener gezielt zu jedem der im Spritzzyklus angeführten Symbole die jeweils erforderliche Eingabemaske zur Verfügung gestellt, so daß er nur noch in diesen Eingabemasken seine Eingaben in Berechtigungsstufe 1 vornehmen kann und insofern die Fehlerhäufigkeit verringert wird. Stellt der Bediener dann während der Spritzzyklen fest, daß die seinerseits eingegebenen Parameter nicht zu einem optimalen Ergebnis führen, so ermöglicht ihm die Steuerung einen Direktzugriff auf die jeweils zu verändernde Eingabemaske. Zu diesem Zweck muß er mit den Cursortasten 10a das entsprechende Symbol ansteuern und einen Softkey S betätigen und es öffnet sich ihm automatisch die gewünschte Eingabemaske. Es ist also nicht mehr erforderlich, sämtliche vorher abgespeicherten Masken durchzuspielen, bis die richtige Maske vorliegt.

Die Steuerung ermöglicht aber auch, die konfigurierten Spritzzyklen in einen gesamten Produktionsablauf einzubetten. Bevor nämlich die Maschine einen Spritzzyklus durchführen kann, muß sie dazu erst in die Lage versetzt werden, indem zum Beispiel eine Temperierung des Werkzeuges erfolgt oder die Öltemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht wird. Ähnlich verhält es sich am Ende eines Auftrages. Bevor die Maschine nämlich wieder für einen neuen Auftrag vorbereitet werden kann, muß je nach Bedarf ein Leerspritzen und Reinigen der Plastifiziereinheit oder eine Rück führung der Temperatur ganz nach Bedarf erfolgen. Zu diesem Zweck besteht nun die Möglichkeit, auch die Randbedingungen im Rahmen der in Berechtigungsstufe 2 angegebenen Konfigurierung des Produktions ablaufes zusammenzustellen. Dies erfolgt grundsätzlich auf die gleiche Weise wie bereits eingangs hinsichtlich des Zyklus-Ablaufs beschrieben wurde. Zunächst wird hierzu wiederum auf einer Konfi gurationsmaske der gesamte Produktionsablauf gebildet und anschließend können dann die Parameter soweit erforderlich einge geben werden.

Die Steuerung dient jedoch nicht nur zur Einrichtung der Maschine, sondern auch zur Kontrolle. Insofern wird nach dem ersten Spritz zyklus anhand der dabei auftretenden und erfaßten Betriebsparameter eine Nachführung zur Optimierung der Spritzergebnisse infolge eines Vergleichs der eingegebenen mit den ermittelten Betriebsparametern durchgeführt. Das Ergebnis kann in der Berechtigungsstufe 3 abgefragt werden und eine entsprechende Änderung ist dann möglich oder kann selbständig von der Steuerung vorgenommen werden.

Zur Vervollständigung werden noch kurz die Bedeutungen der Bildzeichen im Tastaturblock 12 der Eingabeeinheit E erläutert. Es bedeuten:

A Maschineneinstellungen, Maschinenkonfigurationen
B Programm verändern
C Automatischer Ablauf
D Eingänge/Ausgänge
E Alarmprogramm
F Handlingablauf
G Handlingprogramm verändern
H Werkzeug schließen
I Werkzeug öffnen
J Auswerfer
K Plastifiziereinheit vor-/zurückfahren
L Einspritzen
M Dosieren
N Handling fahren
O Werkzeugtemperierung
P Werkzeugteile ein-/ausfahren
Q Unterprogramme I
R Plastifiziereinheittemperierung
S Programmierbare Ein-/Ausgänge
T Unterprogramme II
U Handling Unterprogramme
V Datenein-/ausgabe
W Graphikanzeige am Bildschirm, Meßdatenerfassung
X Qualitätssicherung
Y Überwachungsfunktion
Z Optimierung
; Protokoll
+ Bildschirmausdruck
i Information, Übersicht
? Direktsprung

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, bei dem in einer den Bediener führenden Form die für den Ablauf eines Spritzzyklus erforderlichen Betriebsparameter über eine Eingabeeinheit (E) in eine diese Betriebsparameter speichernde Datenverarbeitungseinheit eingegeben werden und anschließend der Spritzzyklus oder die Spritzzyklen gemäß den gespeicherten Betriebsparametern durchgeführt wird oder werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Eingabe für den Ablauf und die Konfiguration des Spritzzyklus in Kenntnis des physikalisch und des maschinenseitig und werkzeugseitig konstruktiv bedingt möglichen Verfahrensablaufes von Spritzzyklen und nach Erfassung der an der jeweiligen Maschine vorhandenen oder ihr zugeordneten Einrichtungen dem Bediener eine selektive Auswahl an Eingabemöglichkeiten zur Verfügung gestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe vor Spritzbeginn erfolgt und daß die Auswahl an Eingabemöglichkeiten zur Verfügung gestellt wird, nachdem auf einem Datensichtgerät der Spritzzyklus in Kenntnis der möglichen Spritzzyklen und der vorhandenen Einrichtungen frei konfiguriert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Konfiguration mittels symbolgeführter Auswahl einzelner Schritte eines Spritzzyklus und Erstellung einer hierarchischen Ablauf folge stattfindet.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Konfiguration auf einer einzigen, im Datensichtgerät eingespielten Konfigurationsmaske (K, K′) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe von Parametern nach Eingabe der Konfiguration nur in der Eingabemasken möglich ist, die für den konfigurierten Spritzzyklus erforderlich sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Konfigurationsmaske über einen Cursorblock (10) einzelne Eingabemasken dadurch aufrufbar sind, daß das entsprechende Symbol angesprochen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß vor der Eingabe von gleichzeitig oder nacheinander erfolgenden Schritten eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt wird, die ggf. eine weitere Eingabe verhindert.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß nach Auswahl eines Schrittes, der in einem Spritzzyklus auftaucht, wenigstens die zur Beendigung des Spritzzyklus erforderlichen weiteren Schritte angegeben werden. (Plausibilitätsprüfung auf Zyklizität)

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Einrichten der Spritzgießmaschine durch eine Überwachungsstruktur mit übergeordneter Baumstruktur zur Überwachung der Betriebsparameter durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß als Auswahl an Eingabemöglichkeiten gleich zeitig oder nacheinander erfolgende Bewegungsabläufe zur Ver fügung gestellt werden, entsprechend der von der Maschine zur Verfügung gestellten Resourcen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Eingabe einzelner Schritte des Spritzzyk lus in nacheinander erfolgenden Bewegungsabläufen wiederholbar ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem ersten Spritzzyklus anhand der dabei auftretenden und erfaßten Betriebsparameter eine Nachführung zur Optimierung der Spritzergebnisse infolge eines Vergleichs der eingegebenen und der ermittelten Betriebsparameter erfolgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte Einbindung hinsichtlich der Ablaufsteuerung von beliebigen Peripheriegeräten erfolgt, die zur Produktionszelle "Spritzeinheit" zusammengefügt sind wie z. B. Handling, Temperiergeräte, Sortier- und Stapeleinrichtung.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Spritzzyklen umfassender Produk tionsablauf auf dem Datensichtgerät frei konfigurierbar ist, der Verlaufsphasen und Abschlußphasen beinhaltet.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabemöglichkeiten hinsichtlich Para metereingabe, Eingabe der Maschinenausrüstung und hinsichtlich der Kontrollfunktionen in verschiedene Zugangsberechtigungs-Bereiche aufgeteilt ist.